Soil attributes and c and n variation in histosols under different agricultural usages in the state of Rio de Janeiro, Brazil / Atributos edáficos e variação de c e n em organossolos sob diferentes usos agrícolas no estado do Rio de Janeiro, Brasil

ABSTRACT

Histosols are a natural reservoir of C in the soil, and their drainage followed by other farming practices leads to subsidence and soil organic matter transformations. The objective of this study was to evaluate the influence of use and management of Histosols, by means of characterizing chemical and physical properties, and the content of SOM and humic fractions; and quantifying C and N stocks. In addition, to obtain preliminary data on greenhouse gas emissions (CO2, N2O) in Histosol areas with different agricultural practices. Three areas were selected with similar soil and environment, two in Macaé municipality, under pasture, and with bean annual crop rotation, and the third in Santa Cruz, Rio de Janeiro city, cultivated with cassava (Manihot esculenta). The attributes evaluated were physical - bulk density (BD), particle density (Dp), organic matter density (OMD), mineral matter (MM), mineral residue (MR), aggregate stability; and chemical - pH, exchangeable cations, soil organic matter (SOM), carbon in the humin (HUM-C), humic acid (HAF-C) and fulvic acid (FAF-C) fractions; stocks of C and N; and flux of CO2 and N2O. In general, the area cultivated with cassava had the highest values for exchangeable cations, as a result of fertilizer and soil management practices. The cassava site showed the highest values of BD and Dp; total volume of pores; MM, MR and OMD and higher degree of transformation of SOM; indicating higher alteration of Histosols properties under this usage. In all sites, the C levels indicated dominance of humin fraction. The SOM and C and N stocks were highest in the pasture, indicating preservation of organic matter, with values from 115.92 to 99.35Mg ha-1 of C e 8.35 to 4.45 Mg ha-1 for N. The values of CO2-C flux were within the range proposed by the IPCC, where the highest emission was 0.09 Mg CO2 ha-1 day-1 in the pasture site. The values of N2O-N flux were lower than proposed by the IPCC, with the highest value (270 g N2O-N m-2 day-1) in the area under beans (crop rotation). In general, the multivariate analyses discriminated the sites and the pasture was the usage that least affected the Histosols properties.

RESUMO

Os Organossolos são reservatório natural de C no solo e sua drenagem seguida por práticas agrícolas leva a subsidência e transformações na matéria orgânica do solo. O objetivo do estudo é avaliar a influencia do uso e manejo de Organossolos, através da caracterização de propriedades químicas e físicas, conteudo de matéria orgânica do solo e frações húmicas; e quantificação de estoques de C e N. Ainda, obter dados preliminares sobre emissão de gases de efeito estufa (CO2, N2O) em áreas de Organossolos com diferentes usos agrícolas. Foram selecionadas três áreas com solos e ambientes semelhantes, duas no município de Macaé, sob pastagem e feijão com rotação de lavouras, e a terceira em Santa Cruz na cidade do Rio de Janeiro, com mandioca (Manihot esculenta). Os atributos avaliados foram físicos - densidade do solo (Ds), densidade de partículas (Dp), densidade de matéria orgânica (DMO), material mineral (MM), resíduo mineral (RM), estabilidade de agregados; químicos - pH, cátions trocáveis, matéria orgânica do solo (MOS), carbono nas frações humina (HUM-C), ácido húmico (FAH-C) e ácido fúlvico (FAF-C); estoques de C e N; e fluxo de CO2 e N2O. A área de mandioca apresentou maiores valores de cátions trocáveis como resultado das práticas de adubação e manejo do solo. A área de mandioca apresentou Ds e Dp, volume total de poros, e valores de MM e RM e DMO mais elevados, e maior grau de transformação da matéria orgânica, indicando maior alteração das propriedades do Organossolo com esse uso. Em todas as áreas, os teores de C indicaram predomínio da humina. Os valores de MOS e estoques de C e N foram maiores na pastagem, indicando melhor preservação da matéria orgânica, com valores variando de 115,92-99,35Mg ha-1 de C e 8,35-4,45 Mg ha-1para N. Os valores de fluxo de CO2 estão de acordo com o IPCC, sendo o mais elevado de 0,09 mg de CO2 ha-1 dia- 1 na pastagem. Para N2O os fluxos foram menores que o proposto pelo IPCC, com o maior valor de 270 g N2O -N m-2 dia-1 na área com feijão. Em geral, a análise multivariada discriminou as áreas e a pastagem foi o uso que menos afetou as propriedades dos Organossolos.